Проектирование литейной формы

t-align:justify">Попадая на участок IV заливки, формы автоматически устанавливаются на подопочные плиты конвейера охладительной ветви VI и нагружаются. После заливки грузовые плиты поднимаются над формами пневмоприводом, а залитые формы толкателем 9 проталкиваются на конвейер охладительной ветви VI, где под вентиляционным кожухом охлаждаются. Охладительная ветвь VI конвейера имеет два яруса. По верхнему яруса от участка заливки залитые формы следуют к участку V выбивки форм. По нижнему ярусу подопочные плиты возвращаются к участку заливки форм.

После охлаждения формы выбиваются на прессе 17. Выдавленный из спаренных опок ком формовочной смеси вместе с отливкой попадает на встряхивающую решетку, где формовочная смесь отделяется от отливки. В линии использован кантователь опок барабанного типа.

В конструкции механизмов линии широко применяют реечно-поршневой привод, состоящий из расположенных друг против друга цилиндров с плавающими поршнями, соединенными общей шток-рейкой, приводящей во вращение шестерню.

Применяемые смазочные материалы – индустриальное масло И-20А и солидол С.

 

 

 

 

Технические характеристики линии типа ИЛ 225

 

Размеры опок, мм
в свету………………………………………………...……...	900×600
высота………………………………………………………..	125; 150; 175; 200; 250*
габаритные в плане…………………………………………	1120×800
Производительность цикловая, форм/ч…………………………	240
Наибольшее усилие прессования, кН………………………...…	2350
Давление прессования, МПа (кгс/см2)…………………………..	До 4 (40)
Наибольшая металлоемкость формы, кг………………………..	70
Скорость движения опок по роликовым конвейерам, м/мин…...………………………………………………………....	4 – 6,75
Время охлаждения формы, мин………………………...……….	30 – 90*
Число:
комплектов опок…………………...…………………..……	100*
комплектов подопочных плит……………………………..	90*
Расход сжатого воздуха, м3/мин…………………………………	110*
Общая установленная мощность, кВт……………………..........	115*
Расход формовочной смеси, м3/ч………………………………...	75 – 110*
Число операторов…………………………………………………	5
Габаритные размеры линии, мм…………………………………	65200*×9300*×6855*
Заглубления линии, мм…………………………………………..	755
Общая масса линии, т…………………………………………….	220*

 

* Параметры уточняют в зависимости от типа изготовляемых отливок и планировки линии

 

8 Технологический процесс плавки и заливки

 

Процессы приготовления расплавленных металлов и сплавов для последующей заливки их в формы характеризуются существенной материало- и энергоемкостью. На долю этих процессов падает до 25% себестоимости отливок. Важнейшими задачами плавильных отделений является:

      повышение и стабильность качества расплава;

      увеличение производительности плавильных агрегатов;

      снижение затрат на приготовление расплавов;

      улучшение условий труда обслуживающего персонала.

Выбор плавильных агрегатов зависит от конкретных условий производства: его масштабов, возможной номенклатуры шихтовых материалов, требований промышленной санитарии.

Важнейшими требованиями, предъявляемыми к качеству жидкого расплава при производстве высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, является низкое содержание в нем серы (S < 0,015%) и фосфора (P < 0,1%), стабильность химического состава и его соответствие заданному, а также высокий уровень перегрева (1500-1550°С). Зарубежная практика и опыт отечественных заводов показывают, что такое качество расплава может быть обеспечено применением электроплавки и использованием шихтовых материалов с низким содержанием серы и фосфора: возврат собственного производства, стальной лом, а также специальные литейные чугуны.

Анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта, прогнозная оценка конъюнктуры обеспечения литейных цехов высококачественными материалами и современными плавильными средствами, позволили сделать вывод о целесообразности использования электроплавильных печей для приготовления металла при производстве чугуна с шаровидным графитом. При этом установлено, что для упрощения организации непрерывного снабжения литейных конвейеров жидким чугуном, стабильным по химическому составу и температуре, и увеличения производительности плавильных агрегатов предпочтительнее использование дуплекс-процессов.

В данном проекте для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом применяем дуплекс-процесс: индукционная тигельная печь промышленной частоты с кислой футеровкой плюс индукционный миксер канального типа, с использованием низкосернистых шихтовых материалов. Применение индукционных печей при производстве чугуна с шаровидным графитом дает экономические и технические преимущества. Эти печи дают возможность получения высококачественного металла при простоте их конструкции, высоком КПД, несложных алгоритмах и системах управления. Большими преимуществами индукционных печей являются низкий угар (< 5% C; < 5% Si; < 10% Mn), общий угар металла не превышает 2-3%, возможность улучшения гигиенических условий труда.

Характерной особенностью индукционных плавильных печей является наведение вихревых токов (и последующая трансформация их энергии в теплоту) непосредственно в самом нагреваемом и расплавляемом металле под действием электромагнитного поля индуктора. Плавка происходит в огнеупорном тигле 4, окруженном индуктором 5 в виде водоохлаждаемой медной трубки. К индуктору подводят охлаждающую воду от специального насоса 7. Печь питается электроэнергией от сети переменного тока через выключатель 1 и преобразователь электропитания 3 (регулируемый трансформатор с переключением ступеней напряжения для печей промышленной частоты). Футеровка печей набивная и обычно кислая. Исходные материалы для набивки футеровки: 48% (по объему) кварца (с величиной зерна 15 – 5мм и содержанием не менее 95% SiO2 и минимальным содержанием Al2O3 и Fe2O3), 50% молотого кварца КП-3 (с величиной зерна не более 1,55мм) и 1,8% борной кислоты.

Процесс плавки состоит из нескольких этапов. В начальный период плавки, при отсутствии в цехе жидкого металла, производится наплавление его из шихты. Этот процесс малопроизводителен, для его устранения заготавливают пусковой болван массой 1/2-1/3 емкости печи, что позволяет иметь тигель жидкого металла в течении 8-10 часов.

В дальнейшем процессе плавки применяется режим плавки на «болоте», постоянно находящемся в тигле печи, при этом из такой печи выпускается 1/3-1/4 объема наплавленного чугуна с последующей добавкой того же качества твердой шихты. Этот режим растворения твердой шихты в жидкой ванне является наиболее максимально обеспечивающим скорость плавки. Печи ИТ имеют девять ступеней напряжения вторичной обмотки, из которых первые пять используют для плавки, остальные – для стекания тигля и миксерного режима выдержки жидкого металла в тигле. Например, в печи ИЧТ-10/4 можно регулировать напряжение от 1175 до 391 В.

Перемешиванием обеспечивается выравнивание температуры печи по объему, растворение частиц шихты в карбюризаторе, дегазация расплава при длительной выдержке (30-60 минут), особенно в сочетании с высокотемпературным нагревом и активным перемешиванием. Содержание газов, главным образом кислорода и водорода, увеличивается.

Качество чугуна при плавке в ИЧТ, как правило, выше, чем при плавке в вагранке. Микроструктура чугуна отличается большей, чем в ваграночных чугунах, склонностью к перлитизации. Содержание газов в чугунах индукционной плавки ниже и составляет 5-11 см3/100 г. Эти особенности учитываются при выборе химического состава чугуна.

Основным назначением миксера при дуплекс-процессе является обеспечение непрерывного снабжения литейных агрегатов жидким металлом. Миксер служит буферной емкостью, сглаживающей возможные отклонения в отборе жидкого металла. В нем же осуществляется стабилизация химического состава и температуры за счет доводки и усреднения расплава. При индукционной плавке емкость миксера (суммарная емкость миксеров) должна быть не менее двухчасовой производительности плавильных печей. Мощность трансформатора печи определяется суммой мощности тепловых потерь при температуре расплава 1500-1550°С и мощности, необходимой для нагрева металла в полностью заполненной печи на 100°С в течение часа до указанной температуры. Из таблиц 13, 14 [13]; II.40, II.43 [10] выбираем тип индукционной печи и индукционного канального миксера.

 

Таблица 13 Индукционная печь ИЧТ-10/4

 

Параметры	ИЧТ-10/4
Емкость Установленная мощность трансформатора, кВА Мощность печи, кВт Производительность по расплавлению, т/ч* Удельный расход на расплавление, кВтч/т Расход охлаждающей воды, м3/ч удельный расход воды на охлаждение, м3/г Частота тока, Гц Вес металлоконструкций электропечи, т Общая площадь, занимаемая установкой (ориентировочно), м2	10 2500 2285 4,0 522 18 6 50 24,5 130

 

* Производительность указана для работы с «болотом» 50% с температурой выдачи расплава 1400°С. При нагреве до 1500°С производительность снижается на 10%. При перегреве шихты до 400°С производительность увеличивается на 10-20%.

 

Таблица 14 Индукционный миксер ИЧКМ-16

 

Параметры	ИЧКМ-16
Полезная емкость, т Производительность, т/ч* Установленная мощность, кВА Расход электроэнергии, кВтч/т Габаритные размеры: длина, м; ширина, м; высота, м	16 24,6/10,4 1260/630 30   5,98 3,60 4,89

 

* Производительность указана для перегрева на 100°С.

Данный вид плавки, дуплекс-процессом: индукционная печь плюс индукционный канальный миксер; используется на ВАЗе. Плавка в индукционных печах ведется на жидком «болоте». Наиболее экономичным является режим с периодической выдачей жидкого металла в объеме 30-50% от всей садки и догрузкой соответствующего количества сбалансированной твердой завалки.

При расчете шихты следует учитывать, что после плавки с жидким чугуном проводятся металлургические операции (обработка магнием и ферросилицием), которые обусловливают изменение химического состава. В результате обработке чугуна магнием содержание углерода снижается на 0,2-0,4%, а введение в чугун кремний-содержащих лигатур-модификаторов вызывает повышение кремния, причем коэффициент его усвоения 0,8-0,9 от количества введенного.

Современные технические средства и применение АСУ ТП позволяют осуществлять комплексный контроль и взаимосвязанное регулирование процесса плавки на всем ее протяжении.

Таблица 15 Контролируемые параметры технологического процесса плавки и методы контроля

 

Контролируемый параметр	Место контроля	Периодичность	Аппаратура и методы
			Основной вариант	Дополнитель- ный вариант
Температура	Индукционная печь   Миксер	1-2 по расплавлению   1-2 раза в час	Термопара погружения   Термопара погружения	Оптический пирометр   Оптический пирометр
Химический состав			Экспресс-метод с помощью кривых охлаждения
C + Si C S	Индукционная печь	По расплавлению	Экспресс-метод с помощью автоматического прибора типа “LECO” (США)	Аналитический метод
Si, Mn, P, Cr, Ni, Cu	Индукционная печь	По расплавлению	Экспресс-метод с помощью автоматического спектрометра типа “Quantovak” (Швейцария)	Спектральный метод
C	Миксер	Не реже 1 раза в час	Экспресс-метод с помощью автоматического прибора типа “LECO” (США)	Аналитический метод
Si, Mn, P, Cr, Ni, Cu	Миксер	Не реже 1 раза в час	Экспресс-метод с помощью автоматического спектрометра типа “Quantovak” (Швейцария)	Спектральный метод